Устройство для регулирования температуры Советский патент 1993 года по МПК G05D23/19 

00

со

01 СП

Изобретение может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Устройство содержит датчик 9 и задатчик 10 температуры; последовательно соединенные элемент сравнения 7 и генератор импульсов запуска 6, связанный с управляющим входом тиристорного ис

Фйё1

полнительного элемента 4; формирователь питающих импульсов 5; выпрямительный мост 2; нагреватель 3 и источник тока 11. Выпрямительный мост 2 включен входными выводами в сеть переменного тока 1, а выходными выводами связан с последовательно соединенными нагревателем 3 и тиристорным исполнительным элементом 4, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов. Выходы последнего соединены с шинами питания генератора импульсов запуска 6, а задатчик температуры 10 выполнен в виде переменного резистора. В устройство введен токоИзобретение относится к автом.атиче- скому регулированию и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для регулирования; на фиг.2 - принципиальная схема устройства.

Устройство для регулирования температуры содержит источник переменного тока 1, выпрямительный мост 2, включенный входными выводами в сеть переменного тока 1, а выходными выводами соединен с последовательно соединенными нагревателем 3 и тиристорным исполнительным элементом 4, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов 5, выходы-которого соединены с шинами питания генератора импульсов запуска б, элемент сравнения 7, токозадающий рези- сдор 8.датчик температуры 9, задатчик температуры 10 и источник тока 11,

Формирователь питающих импульсов 5 выполнен на резисторе 5.1, один вывод которого подключен к аноду тиристорного исполнительного элемента 4, а другой соединен с катодом стабилитрона 5.2, анод которого соединен с катодом тиристорного исполнительного элемента 4. Генератор импульсов запуска 6 состоит из резистора 6.1, один вывод которого соединен с катодом стабилитрона 5.2. а другой со второй базой однопереходного транзистора 6.2, первая база которого подключена к электроду тиристорного исполнительного элемента 4 и выводу резистора 6.3, второй вывод которого соединен с катодом тиристорного исполнительного элемента 4. Эмиттер одноперезадающий резистор 8. элемент сравнения 7 выполнен в виде токового зеркала, а датчик температуры 9 - в виде полупроводникового диода, соединяющего эмиттер выходного транзистора токового зеркала с одной из шин питания, подключенной через переменный резистор к эмиттеру задающего транзистора токового зеркала, коллектор которого через источник тока 11 подключен к другой шине питания. Последняя связана через токозэдающий резистор 8 с эмиттером выходного транзистора токового зеркала, коллектор которого является выходом элемента сравнения. 2 ил.

ходного транзистора 6.2 соединен с резистором 6.4 и с выводом конденсатора 6.5. второй вывод которого подключен к катоду тиристорного исполнительного элемента 4,

а второй вывод резистора 6.4 подключен к катоду стабилитрона 5.2.

Элемент сравнения 7 выполнен в виде токового зеркала на транзисторах 7.1 и 7.2, а датчик температуры 9 выполнен в виде

полупроводникового диода, соединяющего эмиттер выходного транзистора 7.1 токового зеркала с одной из шин питания, соединенной через переменный резистор 10 с эмиттером задающего транзистора 7.2 токового зеркала, коллектор которого через источник тока подключен к другой шине питания, связанной через токозадающий резистор 8 с эмиттером выходного транзистора 7.1 токового зеркала.

Коллектор транзистора -7.1 соединен с эмиттером однопереходного транзистора 6.2, Источника тока 11 состоит из полевого транзистора 11.1 и резистора 11.2. Базы транзисторов 7.1 и 7.2, а также коллектор

транзистора 7.2 подключен ко второму fffco- ду выводу резистора 11.2 и к затвору полевого транзистора 11.1, исток которого соединен с первым выводом резистора 11.2, а сток - к катоду стабилитрона 5.2.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение от источника переменного тока 1 поступает на вход выпрямителя 2, с выхода которого выпрямленное пульсирующее напряжение подается на последовательно включенные нагреватели 3 и тиристорный исполнительный элемент4. Формирователь импульсов питания 5 вырабатывает напряжение питания, поступающее на генератор импульсов запуска 6 и

элемент сравнения 7, равное напряжению стабилизации стабилитрона 5.2. Резистор 5.1 служит для ограничения тока стабилитрона 5.2. Под воздействием импульса напряжения питания через резистор 6.4 заряжается конденсатор 6.5. т.е. напряжение эмиттер-база 1 однопереходного транзистора 6.2 растет по экспоненте, и. достигнуты величины, равной коэффи циен- ту, умноженному на напряжение, между базой 2 и базой 1. переход эмиттер-база 1 открывается и конденсатор 6.5 разряжается через переход эмиттер-база 1 и резистор 6.3, импульс напряжения с которого открывает тиристорный исполнительный элемент 4, который закрывается к концу каждого полупериода напряжения питания , когда ток через тиристор 4 станет меньше тока удержания. Когда ток разряда конденсатора 6.5 снижается до определенного значения, транзистор 6.2 закрывается. Коэффициент, равный 0,5-0,85, называется коэффициентом передачи, причем он не зависит ни от напряжения питания, ни от окружающей температуры и определяется только конструкцией самого прибора, резистор 6.1 служит для более высокой стабилизации напряжения выключения транзистора 6.2.

Транзистор 7.1 токового зеркала, шунтирующий конденсатор 6.5, находится в зависимости от разницы потенциалов на его базе и эмиттере, в открытом состоянии, активном режиме или в закрытом состоянии, В первом случае напряжения эмиттер-база 1 транзистора 6.2 не достигает величины открывания и тиристорный исполнительный элемент 4 остается закрытым. Во втором случае импульс запуска формируется с задержкой, что позволяет осуществлять фазовую регулировку, в третьем случае тиристорный исполнительный элемент. 4 открывается с небольшой задержкой, пропорциональной постоянной времени заряда конденсатора 6.5 через резистор 6.4. Напряжение на эмиттере транзистора 7.1 задается прямым падением напряжения на диоде 9, который является датчиком температуры с отрицательным температурным коэффициентом. Рабочий ток через диод 9 задается резистором 8. Напряжение на базе транзистора 7.1 складывается из напряжений на прямосмещенном переходе база- эмиттер транзистора 7.2 и напряжения на резисторе 10, выполняющего роль задатчи- ка температуры. На полевом транзисторе 11.1 и резисторе 11.2 выполнен источник постоянного тока, на вход которого подается импульс напряжения питания, а выход.соединен со нторым плечом токового зеркала.

Следовательно, через резистор 10, при подаче импульсов питания протекает постоянный ток, не зависящий от температуры окружающей среды и создающий падение 5 напряжения на резисторе 10, которое является опорным для схемы сравнения, выполненной на транзисторах 7.1 и 7.2. причем изменение температуры окружающей среды в диапазоне, допустимом для транзисто10 ров 7.1 и 7.2. практически не влияет на работу схемы сравнения, т.к. транзисторы токового зеркала согласованные, т.к. изменение коэффициентов передачи тока от температуры у обоих транзисторов одина15 ковые .

При температуре на объекте терморегулирования ниже заданной падение напряжения на прямосмещенном переходе диода 9 выше, чем на задающем резисторе 10,

0 транзистор 7.1 закрыт и тиристорный исполнительный элемент 4 открывается с большой задержкой. При приближении температуры объекта к заданной транзистор 7.1 переходит в активный режим работы, час5 тичношунтируя конденсатор 6.5, что приводит к увеличению угла открывания .тиристорного исполнительного элемента 4, и следовательно, к уменьшению выделяемой мощности на нагревателе 3.

0 Для увеличения коэффициента передачи схемы сравнения вместе одного диода 9 в качестве датчика температуры можно использовать несколько последовательно включенных диодов или же транзистор, у

5 которого переходы коллектор-эмиттер и база-эмиттер шунтированы сопротивлениями. Количество диодов в первом случае и величины сопротивлений в другой должны быть такими, чтобы падение напряжения на дат0 чике температуры не превышало напряжение открывания транзистора 6.2.

Таким образом, устройство имеет высокую температурную стабильность, обеспечивает высокую точность регулировки

5 температуры за счет использования в качестве схемы сравнения токового зеркала на согласованной паре транзисторов, питаемого от термостабильного источника постоянного тока.

0 Ф о р м у л а и з о б р е т е м и я

Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик тем пературы. последовательно соединенные элемент сравнения и генератор импульсов

5 запуска, соединенный с управляющим входом тиристорного исполнительного элемента, формирователь питающих импульсов, выпрямительный мост, нагреватель и источник тока, причем выпрямительный мост включен входными выводами в сегь переменного тока, а выходными выводами соединен с последовательно соединенными нагревателем и тиристорным исполнительным элементом, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов, выходы которого соединены с шинами питания генератора импульсов запуска, а задат- чик температуры выполнен в виде переменного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит токозадающий резистор, элемент сравнения выполнен в видетоково0

го зеркала, а датчик температуры выполнен в виде полупроводникового диода, соединяющего эмиттер выходного транзистора токового зеркала с одной из шин питания, соединенной через переменный резистор с эмиттером задающего транзистора токового зеркала, коллектор которого через источник тока подключен к другой шине питания, связанной через токозадающий резистор с эмиттером выходного транзистора токового зеркала, коллектор которого является выходом элемента сравнения.

Фиг.1